猛禽的进化——从ATF到F-22（三）

波音的设计

　　波音公司的设计比洛克希德和通用动力的都大，保留了之前设计中的高速特性。该设计最显著的特点是后机身梯形机翼之后的双垂尾，垂尾尺寸足够大以提供与四尾翼相同的垂直和水平控制力。迪说：“设计师争论最多的问题就是选择双尾翼还是四尾翼，整个波音公司都被卷入了争论，于是我们成立了一个特别小组来研究这个问题，最后两尾翼胜出。更高的飞行速度导致我们飞机的机身较长，于是就有着更大的尾翼力臂，所以无需更复杂的尾翼设计。我们认为两尾翼能够满足所有要求，并且给设计带来更低的信号特征和更轻的重量。”

　　波音设计师是围绕弹舱进行基本设计的，然后他们根据风洞测试结果——特别是大迎角测试——调整尾翼的排列、大小、倾斜角度以及位置。该设计有一个机腹进气口，分成两路通向两台发动机。进气口内有一个可调斜坡（结合有附面层隔板）以满足较高的速度要求。波音设计师在后期设计修改时把前起落架后移到进气口之后。波音在七八十年代一直在为美国空军实验室以及一些秘密项目研制先进复合材料，所以该设计的机翼将采用独特的热塑性复合材料和工艺制造。

　　波音的设计把空空导弹都装在弹舱内部，红外制导空空导弹容纳在独立的前机身弹舱中，较大的空地武器则半埋挂载。波音也为主弹舱设计了一种快速装弹托架，也在机鼻安装了三面雷达天线阵列来满足视场的要求，包括一个较大的前向阵列和两个较小侧向阵列。此外在机鼻周围还安装了两套红外搜索和跟踪传感器。

波音的ATF弹舱设计专利

　　前一阶段，波音的设计在7个项目中都拿了高分，完善度很高并经过了充分的风洞测试。此外该公司在航电集成方面也具有丰富经验，比如美国空军的预警机项目，最近还参加了B-2轰炸机项目的细化设计。波音的商用飞机生产能力也让人印象深刻。

波音设计师是围绕弹舱进行基本设计的，然后他们根据风洞测试结果——特别是大迎角测试——调整尾翼的排列、大小、倾斜角度以及位置

通用动力的设计

　　通用动力公司为演示/验证阶段提交的设计是从多个设计演变而来。该公司在上一阶段将重点放在三种不同的设计上：常规、飞翼和半无尾（分别以C、W和T来表示）。传统设计衍生自之前的Model 21；飞翼设计继承“劣酒”的低可探测性能但加入了超音速要求；无尾设计是单垂尾，是两个极端设计之间的折中。经过一系列的内部设计竞赛和交流后，通用动力最后提交了半无尾设计（无平尾）。

　　通用动力在机翼平面外形和翼型设计上注重减重的同时提供最好的转弯能力和超音速巡航能力。但单垂尾会出现全向隐身问题，所以通用动力公司进行了大量风洞测试，为半无尾设计测试双倾垂尾的外形和安装位置，但发现前机身和三角翼产生的脱体涡会与双垂尾相互作用而出现不稳定的俯仰力矩，没有平尾也就无法产生足够的配平力矩来抵消这些不稳定运动。最后该公司认为尽管存在侧面雷达反射面积过大的缺点，但在整体上单垂尾无尾布局仍然是最佳的设计，设计编号是T-330。

但单垂尾会出现全向隐身问题，所以通用动力公司进行了大量风洞测试，为半无尾设计测试双倾垂尾的外形和安装位置，但发现前机身和三角翼产生的脱体涡会与双垂尾相互作用而出现不稳定的俯仰力矩，没有平尾也就无法产生足够的配平力矩来抵消这些不稳定运动

　　通用动力公司采用了独特的设计来满足传感器方面的要求，为飞机配备了两面雷达阵列和一个红外搜索和跟踪传感器（波音和洛克希德都是三面雷达阵列和两个红外传感器）。红外搜索和跟踪传感器安装在机鼻，两面雷达阵列安装在座舱后方两侧，每面天线的视场覆盖从前方到侧面的120度。

　　通用动力的设计非常详尽，甚至制造了一个全尺寸模型以及一个1:2的雷达反射面积测试模型。该公司还进行了初步结构设计、确定与潜在合作伙伴分工协作的生产地点。通用动力公司在项目的概念定义阶段表现出色，在7个项目中都获得了高分，该公司的优势是在F-16项目中获得的设计和制造战斗机的丰富经验，此外该公司在原型机制造速度上也有很好的声誉，YF-16就是无与伦比的例子。

经过一系列的内部设计竞赛和交流后，通用动力最后提交了半无尾设计（无平尾）

需求书修订

　　在演示/验证阶段方案提交截止前的几个月，美国空军修订了方案需求书，提高了隐身的权重。洛克希德的090P隐身方案不做任何修改就能满足新要求，波音对进气口设计稍微做了些修改以满足增加的隐身要求，该公司认为双尾翼设计将能满足要求。

洛克希德的090P隐身方案不做任何修改就能满足新要求

　　隐身要求的提高迫使迫使通用动力公司重新考虑了不同双垂尾布局，其中一种甚至安装在机翼短舱上。此外他们还把机翼和控制面后缘切成与前缘平行的V形，看起来就像是蝙蝠翅膀。最终该公司没有找到理想的双垂尾安装方式，提交了具有单垂尾和锯齿后缘的T-333。

隐身要求的提高迫使迫使通用动力公司重新考虑了不同双垂尾布局，其中一种甚至安装在机翼短舱上

最终该公司没有找到理想的双垂尾安装方式，提交了具有单垂尾和锯齿后缘的T-333

截止日期的再次推迟

　　和上一阶段一样，美国空军再次推迟了演示/验证阶段方案提交的截止日期，这连次原型机制造的截止日期也做了相应推迟。修订后的方案需求书要求承包商制造两架原型机：一架安装F119发动机，另一架安装F120发动机。这个变化缘起于80年代初电子行业先驱戴维•帕卡德关于五角大楼采购改革的一份国会委员会报告，报告受最近F-16项目成功的影响，赞成在新型军用飞机的研制中采用原型机竞争体制。

　　皮奇里洛解释道：“最初的方案需求书中并没有原型机要求，ATF沿用了没有原型机的F-15项目流程。美国空军五十多年以来对原型机价值的认识一直反反复复。60年代的F-15项目并没原型机时，我们也完成了研究、地面测试和风洞试验，然后就开始全面研制工作。我们的确制造了测试机，但是其规格都非常接近生产型。经修订后的方案需求书要求为演示/验证阶段获胜的方案制造验证原型机，用意是让承包商展示其ATF概念的关键技术，重中之重是超音速飞行和低可探测外形设计。”

F-15并没有原型机，测试机在其规格非常接近生产型。图为第一架F-15A 71-0280

　　通用动力的莫兰回忆说：“我们实际上已经完成设计，当我们收到方案需求书的MR-006修改请求时只需几天就能提交方案。与原定授予4家获胜公司每家约1亿美元的合同不同，空军这次只选出两家获胜公司，每家公司会获得约7亿美元合同来制造飞行原型机。我们被要求在文档中增加一篇描述如何设计、制造和测试两架飞行原型机的章节，这两架飞机一架将安装普惠F119发动机，另一架安装通用电气F120发动机。我们还需建立一个地面航电测试实验室。如果必要我们还可以提供一个航电飞行试验平台。”公司们获得了额外的60天来修改各自的方案。

　　1985年底美国空军在修订过的演示/验证阶段方案需求书中附带了一封鼓励各竞争公司组队的信。皮奇里洛回忆：“修订后的方案需求书中带有有一封鼓励公司组队的信函。空军鼓励组队是想使项目获得最好的工业界资源。项目将变得昂贵且庞大，我们从工业界获得的承诺越多，项目就越有可能成功。”